基于磺酰类单体的点击聚合

The development of novel polymerization reactions is fundamentally important in polymer science. In this context, the Michael reactions of vinylsulfonyl compounds have the characteristics of ‘click’ reactions and thus show great potential to be tailored for polymer synthesis. However, the corresponding polymerization methodology has not been well-developed. This project aims to establish the ‘click’ polymerization system of vinylsulfonyl compounds, that is, to expand the polymerization systems of vinylsulfone-thiol and vinylsulfone-amine, and to establish the polymerization systems of vinylsulfonate-thiol, vinylsulfonate-amine, vinyl sulfonamide-thiol and vinylsulfonamide-amine. Starting from monomer design, we will develop efficient organocatalysts, optimize the polymerization conditions, and synthesize linear/hyperbranched polymers with good solubility, high molecular weight and well-defined chemical structures. At the same time, a series of novel sulfonyl polymers will be developed, including poly(β-thioether sulfone), poly(β-amino sulfone), poly(β-thioether sulfonate), poly(β-amino sulfonate), poly(β-thioether sulfonamide), and poly(β-amino sulfonamide). Their thermo, refractive and redox properties will be thoroughly investigated, and their structure-property relationship will be explained in detail. The research of this project is expected to establish the click polymerization methodology of vinylsulfonyl compounds and also open up new opportunities for developing sulfonyl polymer materials.

开发新型聚合反应以获得结构新颖的聚合物是高分子科学基础研究的重要领域。乙烯磺酰基化合物的Michael反应具有点击高效的特征，但是目前为止其相应的聚合体系却没有得到充足的发展。本项目旨在建立发展乙烯磺酰基化合物的点击聚合方法：拓展乙烯砜-硫醇、乙烯砜-胺的聚合体系，建立乙烯磺酸酯-硫醇、乙烯磺酸酯-胺、乙烯磺酰胺-硫醇与乙烯磺酰胺-胺的聚合体系。从单体设计出发，优化点击聚合过程，开发高效有机催化体系，合成结构明确、分子量高、溶解性好的线形和超支化聚合物。在建立新型聚合方法的同时，发展一系列结构新颖的磺酰基聚合物，包括聚（硫醚-砜）、聚（胺-砜）、聚（硫醚-磺酸酯）、聚（胺-磺酸酯）、聚（硫醚-磺酰胺）和聚（胺-磺酰胺），并探究其热转变行为、折光性能和氧化还原性质，深刻阐释其结构性能关系。该项目的研究，有望促进乙烯磺酰基化合物聚合方法的建立并推动磺酰基高分子材料的发展。

开发高效聚合反应并发展新型聚合物是高分子科学基础研究的重要领域。乙烯磺酰基化合物的Michael聚合反应没有得到充足的发展。本项目围绕乙烯磺酰基化合物的 Michael 聚合体系开展了研究工作。单体方面，建立了双乙烯磺酸酯和双乙烯磺酰胺的合成方法，设计合成了不同结构的单体分子。聚合反应方面，探究了乙烯磺酸酯-硫醇/胺、乙烯砜-硫醇/胺、乙烯磺酰胺-硫醇/胺的Michael聚合体系。我们建立了高效的乙烯磺酸酯-硫醇逐步聚合反应，设计合成了一系列聚（硫醚-磺酸酯）；以双乙烯砜基甲烷为核心分子，拓展了乙烯砜-硫醇逐步聚合反应，设计合成了一系列聚（硫醚-砜）。对所得聚合物，进行了分子结构与性能表征，分析总结了此类聚合物的结构性能关系。我们进一步充分探究了乙烯磺酰基化合物的各种Michael聚合可行性，并分析了分子结构对于聚合活性的影响规律。其次，在前面研究工作的理论基础上，我们进一步开展了新型高分子合成方法的探索。一是利用胺-环氧“点击”反应设计制备了新型官能聚硅氧烷和有机硅动态共价材料，二是利用亚胺聚合与后修饰设计制备了有机硅金属配位超分子材料，三是发展了气凝胶和氢键弹性体等其他功能性有机硅聚合物材料。.以上结果在Polymer Chemistry, Polymer, Macromolecular Rapid Communications等期刊上发表SCI论文8篇，同时培养硕士研究生4人和博士研究生1人。